EP0974723B1 - Mehrriegelschloss - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrriegelschloss mit Zylinderbetätigung und einem Zahnradgetriebe zwischen dem Zylinder und einer Verzahnung auf einer Schubstange oder auf einem Schubstangenanschluss-Schieber, wobei die Zähne der Verzahnung für den Eingriff mit dem abtreibenden Zahnrad bzw. mit den Zahnstiften dieses Zahnrades vorgesehen sind.

Wenn ein Schließzylinder mit Hilfe des Schlüssels betätigt wird, dann bewegen sich über die Schlosskinematik gleichzeitig die Schubstange, der Riegel und gegebenenfalls die Falle, letzere unter der Voraussetzung, dass das Schloss mit Wechselfunktion ausgestattet ist. Bei der Wechselfunktion, die an das Aufsperren, also die Schubstangenbetätigung anschließt, soll nur die Falle zurückgezogen werden. Die Riegel, welche durch die Schubstangen eingezogen wurden, sollen in der Of-fenstellung verbleiben. Somit ist es erwünscht, dass während einer gewissen, die Wechselfunktion auslösenden Winkeldrehung des Schlüssels im Schließzylinder die Schubstangen stillstehen sollen.

Ferner kann die Sperrnase eines Schließzylinders das Zylindergehäuse links oder rechts überragen. Für den Differenzwinkel bei einer Drehung des Schlüssels im Schließzylinder zwischen den beiden vorgenannten Möglichkeiten muss im Zuge der Kinematik bis zur Schubstange eine Freistellung erfolgen, die auf den Leerwinkel der Kraftübertragung durch den Schlüssel entweder zu Beginn der Betätigung oder am Ende Rücksicht nimmt. Wie erwähnt, muss auch die Schubstange während der Wechselbetätigung der Falle freigestellt sein.

Ein Mehrriegelschloss der einleitend beschriebenen Art ist in der US 4 962 653 A geoffenbart. Ein Schubstangen-Anschlussschieber weist dort eine Verzahnung auf, die mit ballig ausgebildeten Zähnen eines abtreibenden Zahnrades kämmt. Zu beiden Enden der Verzahnung des Schubstangen-Anschluss-schiebers sind Fortsätze ausgebildet, die die Verzahnung überragen und Anschläge zur Begrenzung des Verschiebungsweges bilden. Diese Anschläge liegen außerhalb der Verzahnung und stellen selbst keine Zähne dar. Sie legen sich in den Endstellungen jeweils gegen die Drehachse des abtreibenden Zahnrades.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine Freistellung für die Wechsel- und bzw. oder Schubstangenfunktion im kinematischen Übertragungsweg zu schaffen. Dies wird dadurch erreicht, dass die außen liegende Zahnflanke des ersten und bzw. oder des letzten Zahnes der Verzahnung zur Mittellinie des Zahnes hin versetzt ist oder eine zur Mittellinie gerichtete Hinterschneidung zum Eintauchen des im Eingriff stehenden Zahnes bzw. Zahnstiftes aufweist, in die der getriebeseitige Zahn bzw. Zahnstift bei fortgesetzter Drehung zu Beginn und am Ende des Sperr- oder Entriegelungsvorganges bei Stillstand der Schubstange bzw. des Schubstangenanschluss-Schiebers eingreift. Auf diese Weise wird erreicht, dass der die Schubstangenbewegung verursachende Eingriff von Zahnrad und Zahnstange zu Beginn und am Ende der Verzahnung für einen Drehwinkel von z.B. 45 bis 55° freigestellt ist, wozu die Hinterschneidung, also ein Zurückspringen der für die kontinuierliche Bewegung ausgelegten Zahnflanke, dient. Damit steht im Zuge der Drehbewegung des Schlüssels und zugleich auch des mit der Schubstangenverzahnung kämmenden Zahnrades oder Stiftrades ein Leerweg zur Verfügung, während dessen die Schubstange trotz Zahnraddrehung freigestellt ist. Diese Freistellung nimmt die Fallenbetätigung über den Wechsel bei stillstehenden Schubstangen auf. Ferner wird auch die Winkeldrehung des Schlüssels bis in die Abziehstellung derselben ermöglicht. Dies gilt sinngemäß für die Freistellung zu Beginn der Kraftübertragung zwischen Schlüssel und Schubstangen, wenn ein Leerweg der Schubstangenbewegung vorauseilt. Die Hinterschneidung zu Beginn und bzw. oder am Ende der Verzahnung (Stockverzahnung, Stiftverzahnung) kann sich sinngemäß über die gesamte Zahnflanke erstrecken. Es erscheint dann der erste und bzw. oder der letzte Zahn schlanker, jedenfalls was die Außenseiten betrifft. Es ist zweckmäßig, wenn die Zahnbreite im Bereich der Hinterschneidung kleiner ist als der Abstand zwischen den Stiften. Ferner ist es für den Bewegungsablauf vorteilhaft, wenn die Hinterschneidung in einen Kopfbereich des Zahnes übergeht, dessen Breite im Kopfbereich dem Abstand zwischen den Stiften etwa entspricht. Eine weitere Aufgabe besteht bei dem Mehrriegelschloss darin, die Kraftübertragung zwischen dem Stift- bzw. Stockzahnrad als abtreibendes Rad des vom Schließzylinder betätigten Getriebes und der besonderen Schubstange bzw. des Anschluss-Schiebers, insbesondere bei vollständigem Eintauchen eines Stiftes in eine Zahnlücke, zu verbessern. Bei gleichem Drehwinkel sollen auch im inneren Bereich der Zahnlücken größere Kräfte übertragen werden. Dies wird bei dem Mehrriegelschloss dadurch erreicht, dass die Zahnstifte des Zahnrades einen Querschnitt aufweisen, der etwa einem gleichseitigen oder gleichschenkeligen Dreieck, insbesondere einem Gleichdick entspricht und dass jeweils eine Seite zweier diametral angeordneter Stifte einander unmittelbar gegenüber liegen und diese Seiten mit der Durchmesserlinie des Zahnrade einen rechten Winkel einschließen.

Auf diese Weise wird nicht nur erreicht, dass der die Schubstangenbewegung verursachende Eingriff von Zahnrad und Zahnstange zu Beginn und am Ende der Verzahnung für einen Drehwinkel von z.B. 45 bis 55° freigestellt ist, wozu die Hinterschneidung, also ein Zurückspringen der für die kontinuierliche Bewegung ausgelegten Zahnflanke, dient, sondern es ergibt sich infolge der balligen und der Drehachse des Zahnrades zugewandten Abflachung des Querschnitts der Zahnstifte des stockverzahnten Zahnstangengetriebes eine besonders zweckmäßige Charakteristik der Kraftübertragung. Gegenüber einem Kreisquerschnitt des Zahnstiftes liegt die Eingriffslinie des insbesondere vorgesehenen Gleichdickquerschnitts im Inneren der Zahnlücke näher beim Drehpunkt des Zahnrades. Dadurch kommt es gerade beim kritischen Drehwinkel zu einer großen Kraftübertragung. Dies ist dann wichtig, wenn durch bauliche Beschränkungen das Zahnradgetriebe nicht frei gestaltet werden kann. Am Ende des durch die Hinterschneidung oder Zurückversetzung der äußeren Zahnflanke der Zahnstange bewirkten Leerweges des Getriebes, der für die Wechselaktivierung genützt wird, greift das Zahnrad mit den erfindungsgemäßen Stiften an der Zahnstange an und verringert auf Grund des Stiftquerschnitts mit zunehmendem Drehwinkel und zunehmender Eingriffstiefe den wirksamen Hebelsarm. Bei einer konkreten Ausführungsform konnte der wirksame Radius von 5 mm auf 4 mm durch die Dreiecks- insbesondere Gleichdickform des Stiftquerschnitts reduziert und damit die übertragene Kraft im kritischen, inneren Bereich des Eingriffs um etwa 20% erhöht werden. Dies ist gerade bei Schubstangengetrieben und Mehrriegelschlössern von großer Bedeutung.

Ein Ausführungsbeispiel zum Erfindungsgegenstand ist in den Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt die Eingriffsverbindung zwischen einem abtreibenden Zahnrad eines von einem Schließzylinder betätigten Getriebes bei einem Mehrriegelschloss mit einer Verzahnung eines Schubstangenanschluss-Schiebers, und Fig. 2 dieselbe Eingriffsverbindung, jedoch nach einer Winkeldrehung des Zahnrades um etwa 50° bei immer nach stillstehendem Schubstangenanschluss-Schieber und Fig. 3 den vergrößerten Eingriffsbereich mit Zahnstiften mit Gleichdickquerschnitt im Vergleich zu Zahnstiften mit Kreisquerschnitt.

Gemäß Fig. 1 und 2 umfasst ein Schubstangengetriebe eines Mehrriegelverschlusses ein Zahnrad 1, welches über ein Zahnradgetriebe von einem Schließzylinder bei Schlüsselbetätigung in Drehung versetzt wird. Das Zahnrad 1 ist das abtreibende Zahnrad des letztgenannten Zahnradgetriebes. Im Ausführungsbeispiel trägt das Zahnrad 1 auf seiner Flachseite Stifte 2, 3, die nacheinander in die Zahnlücken 4, 5 eines verzahnten Schubstangenanschluss-Schiebers 6 greifen. Letzterer ist in der Vertikalen geführt und es sind Formschlusselemente (z.B. 7) zum Ankuppeln von Schubstangen vorgesehen, die selbst an ihren divergierenden Enden als Riegel wirken oder die z.B. über Zapfen-Schlitzumlenkungen Riegel am Umfang einer Türe verschieben.

Die Zähne 8 und 9 sind an ihren Außenflanken ausgenommen. Sie weisen Hinterschneidungen 10, 11 auf, die eine Freistellung des Schubstangenanschluss-Schiebers 6, also einen Stillstand desselben trotz einer Drehbewegung des Zahnrades 1, bewirken. Eine Verzahnung ist üblicherweise - und für den zwischen den Außenflanken der Zähne 8, 9 liegenden Bereich auch hier zutreffend - so ausgelegt, dass ein Zahnrad - hier die Stifte 2, 3 - während der Drehung ständig mit der Verzahnung einer Zahnstange im Eingriff stehen. Wenn ein Stift aus einer Zahnlücke austaucht dann hat der andere (nächste) Stift bereits die Zahnflanke in der nächsten Zahnlücke erreicht und übernimmt unterbrechungslos die Kraftübertragung. Aus dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Bewegungsablauf wird klar, dass sich das Zahnrad 1 um mehr als 45° gegen den Uhrzeigersinn drehen kann, bevor der Zapfen 3 mit der Zahnflanke in der Lücke 4 in Eingriff kommt. Daher steht der Schubstangenanschluss-Schieber 6 still, während sich das Zahnrad 1 um diesen Winkel dreht. Nach weiteren Drehungen übergreift schließlich der Stift 3 den Zahn 9. Der Stift 3 erreicht aber die zurückversetzte Zahnflanke (Hinterschneidung 11) vorerst nicht, sodaß wieder für einen Drehwinkel des Zahnrades 1 von mehr als 45° der Schubstangenanschluss-Schieber 6 stillsteht. Mit dieser Drehung des Zahnrades 1 erfolgt bei Stillstand des Riegelrückzuges oder Ausschubes die Fallenbetätigung über einen Wechselhebel, der vom Zahnrad 1 in dieser Phase beaufschlagt wird. Ebenso werden Restdrehungen des Schlüssels in die Stellung aufgenommen, in der der Schlüssel abgezogen werden kann, ohne dass es dabei zu einer zwangsweisen Riegelverschiebung kommt. Es werden dadurch Toleranzen und Spiel innerhalb der kinematischen Verbindung zwischen Schlüssel und Riegel kompensiert. In diesem Sinn wird auch der Differenzwinkel zwischen einer links oder rechts ein Schließzylindergehäuse überragenden Sperrnase aufgenommen, sodass es gleichgültig ist, welche Schließzylinderbauart verwendet wird. Ein hinsichtlich der Sperrnase umstellbarer Zylinder ist nicht erforderlich. Erwähnt sei, dass zur Schaffung der erwünschten Freistellung zwischen Antrieb und Abtrieb, also den Stiften 2, 3 und der Verzahnung des Schubstangenanschluss-Schiebers 6 die außen liegenden Zähne 8, 9 eine über ihre ganze Höhe zurückversetzte Zahnflanke aufweisen können. Der Abstand der Zahnflanken des Zahnes 8 oder 9 ist zumindest örtlich (Hinterschneidung 10, 11) geringer als der diametrale Abstand zwischen den Stiften 2 und 3.

Als Besonderheit weisen die Stifte 2', 3' in Fig. 3 einen Querschnitt in Anlehnung an ein gleichseitiges Dreieck (Gleichdick) auf. Der Vorteil eines solchen Querschnitts gegenüber einem kreiszylindrischen Stift ist aus Fig. 3 ersichtlich. Grundsätzlich ist die Kraftübertragung zwischen dem Zahnrad 1 mit seinen Stiften 2', 3' und der Zahnstange dann am ungünstigsten, wenn der Stift 3' zur Gänze in die Zahnlücke eintaucht, weil der Hebelsarm, also der Abstand zwischen der Drehachse 12 des Zahnrades 1 zum Berührungspunkt (Berührungslinie) 13 bzw. 14 zwischen Stift 3' und Zahnflanke, am größten ist. Mit der besonderen Querschnittsform eines Dreiecks oder Gleichdicks gelingt es, diesen Berührungspunkt 13 bzw. 14 näher an die Drehachse 12 heranzubringen und damit den Hebelsarm zu Gunsten einer erhöhten Kraftübertragung im kritischen Bereich zu verkürzen. Man erkennt in der ebenen Darstellung nach Fig. 3, dass der in Rede stehende Berührungspunkt 13 bei dem strichliert eingezeichneten Kreisquerschnitt für den Stift 3 bzw. 3' tiefer im Inneren der Zahnlücke liegt, als der Berührungspunkt 14 des Gleichdickquerschnitts. Dadurch werden in dieser Drehlage des Zahnrades 1 infolge des balligen Querschnittes mit dem Gleichdickquerschnitt höhere Kräfte übertragen, als beim Kreisquerschnitt. Über den gesamten Drehbereich des Zahnrades 1 kommt es im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zu einer gleichmäßigen und insbesondere im kritischen Bereich zu einer verbesserten Kraftübertragung bei diesem Zahnstangengetriebe. So wird in der kinematisch günstigen Drehlage gemäß Fig. 2 der Berührungspunkt bei einer Ausführung nach Fig. 3 gegenüber dem Kreisquerschnitt durch das Gleichdick etwas tiefer in die Zahnlücke 4, also nach innen gerückt, wodurch der Hebelsarm während der anfangs nur geringen Verschiebung bei ohnehin hohen Kräften etwas verlängert ist. Die Kraftübertragung nimmt bei fortgesetzter Drehung mit zunehmendem Verschiebungsweg bis zum vollständigen Eintauchen des Stiftes 3 mit Kreisquerschnitt in die Zahnlücke der Zahnstange ab. Dieser Abnahme wird gemäß Fig. 3 durch das Verkürzen des Hebelsarmes auf Grund des Gleichdickquerschnitts des Stiftes 3' entgegengewirkt. Die Charakteristik der Kraftübertragung in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Zahnrades 1 kann auf diese Weise optimiert werden.

Claims (4)

1. Mehrriegelschloss mit Zylinderbetätigung und einem Zahnradgetriebe zwischen dem Zylinder und einer Verzahnung auf einer Schubstange oder auf einem Schubstangenanschluss-Schieber, wobei die Zähne (8, 9) der Verzahnung für den Eingriff mit dem abtreibenden Zahnrad (1) bzw. mit den Zahnstiften (2, 3, 2', 3') dieses Zahnrades (1) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die außen liegende Zahnflanke (10, 11) des ersten und bzw. oder des letzten Zahnes (8, 9) der Verzahnung zur Mittellinie des Zahnes (8, 9)hin versetzt ist oder eine zur Mittellinie gerichtete Hinterschneidung (10, 11) zum Eintauchen des im Eingriff stehenden Zahnes bzw. Zahnstiftes (2, 3; 2', 3') aufweist, in die der getriebeseitige Zahn bzw. Zahnstift (2, 3; 2', 3') bei fortgesetzter Drehung zu Beginn und am Ende des Sperr- oder Entriegelungsvorganges bei Stillstand der Schubstange bzw. des Schubstangenanschluss-Schiebers (6) eingreift.
2. Mehrriegelschloss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstifte (2', 3') des Zahnrades (1) einen Querschnitt aufweisen, der etwa einem gleichseitigen oder gleichschenkeligen Dreieck, insbesondere einem Gleichdick entspricht und dass jeweils eine Seite zweier diametral angeordneter Stifte (2', 3') einander unmittelbar gegenüber liegen und diese Seiten mit der Durchmesserlinie des Zahnrade (1) einen rechten Winkel einschließen.
3. Mehrriegelschloss nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnbreite im Bereich der Hinterschneidung (10, 11) kleiner ist als der Abstand zwischen den Stiften (2, 3; 2', 3').
4. Mehrriegelschloss nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterschneidung (10, 11) in einen Kopfbereich des Zahnes (8, 9) übergeht, dessen Breite im Kopfbereich dem Abstand zwischen den Stiften (2, 3; 2', 3') etwa entspricht.

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